综合ChIP-chip数据、基因敲除数据和表达谱数据重构基因调控网络

揭示生物体内在的调控机制是生物信息学的一项重要研究内容．各种高通量生物数据的涌现,为从基因组的尺度上重构基因调控网络提供了可能．由于单数据源仅能提供关于调控关系的片面信息且存在噪声,因此整合多种生物学数据的方法有望得到可靠性较高的调控网络．提出了一种综合ChIP-chip数据、knock out (敲除)数据和各种条件下的表达谱数据来推断调控关系的新方法．ChIP-chip数据和knock out 数据能分别提供转录因子和目标基因对关系的直接物理结合和功能关系的证据,这两类数据的整合有望获得较高的识别准确率．但这两类数据的重合性通常较低,基于共调控的基因通常具有较高的表达相似性这一假设,在一定程度上降低了这两类数据重合性较低所带来的影响．算法所识别的大部分调控关系都被YEASTRACT,高质量ChIP-chip数据和文献所验证,从而证明了该方法在调控关系的预测上具有较高的准确性．与其他方法的比较,也表明了该方法具有较高的预测性能．     

人类的致病基因

在人类基因组计划取得重大进展的背景下,有1000多种致病基因被克隆鉴定出来并加以分类。定位克隆,定位候选克隆及新兴的SNP标记均被用于搜索新的致病基因。对肿瘤,神经系统和视觉系统等致病遗传基因的研究已获初步成果。     

金鱼ABC转运蛋白基因家族成员鉴定及分析

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter,ABC transporter)基因家族在原核生物和真核生物中广泛存在,该家族蛋白能够利用ATP裂解产生的能量将多种底物转运到膜上,参与多种生物过程,如营养摄入、细胞解毒、脂质稳态、信号转导、病毒防御以及抗原呈递等。目前,鱼类中,只在斑马鱼、斑点叉尾鮰和鲤鱼等少数鱼类中对该基因家族进行了系统的研究,关于金鱼ABC转运蛋白基因家族的详细分析,未见报道。本研究中,我们利用三代结合二代测序技术构建的金鱼转录组参考基因集数据,鉴定出55个ABC转运蛋白基因,通过系统进化分析将它们分为8个亚家族(A^H)。即金鱼ABC转运蛋白基因是由10个ABCA、14个ABCB、13个ABCC、5个ABCD、1个ABCE、4个ABCF、7个ABCG和1个ABCH组成。同时,我们将金鱼与斑马鱼、斑点叉尾鮰和鲤鱼等物种ABC转运蛋白基因家族成员的数目进行比较分析,推测硬骨鱼类特异的第3次全基因复制(3R-WGD)和谱系特异的第4次全基因组复制(4R-WGD)对金鱼该基因家族成员数目的影响。本研究结果为金鱼ABC转运蛋白基因功能的研究提供了理论依据。     

人类间隙连接蛋白β-5基因的克隆、表达及突变分析

利用同源筛选与巢式PCR的方法克隆了编码人类间隙连接蛋白b -5的基因GJB5,确定了基因组结构,FISH将其定位于1p33-p35.经RT-PCR分析,GJB5在胎儿皮肤、成人皮肤、胎盘中有表达.采用直接测序的方法对142个感觉神经性听力下降患者及36个其他遗传性疾病家系(5个变异性红皮肤角化病家系,13个Charcot-Marie-Tooth病家系,4个上睑下垂家系和14个视网膜色素变性伴耳聋家系)患者进行了GJB5的突变分析.在两个感觉神经性耳聋患者(M1883,M1589)中发现了两种错义突变(686A→G,H229R;25C→T,L9F);在3个遗传性听力下降的耳聋家系中发现了一种位于内含子剪接受体位点的18 bp的杂合缺失,其中一个家系(娄底家系)中伴有一种错义改变(R265P),18 bp的杂合缺失和错义改变在家系中均不与突变共分离.对缺失携带者进行RT-PCR分析,未能在皮肤组织中发现任何异常的mRNA,mRNA的表达量也未见明显异常.群体分析时发现,199个正常人中有两例此18 bp缺失的携带者.     

风疹病毒毒株的分离鉴定及其E1基因部分序列分析

利用逆转录巢式PCR技术检测61例风疹高发人群的血液标本,经细胞培养技术从RV RNA阳性标本中分离风疹病毒株,应用细胞病变、血凝试验、电镜观察及PCR扩增等实验证实其为风疹病毒,命名为HRB株.同时还对该分离株的E1基因部分片段进行序列分析并与其它型别基因进行比较,结果显示,此分离株与中国疫苗株(BRDⅡ)及另外2株香港分离株均不在同一分支,而是位于由20世纪60年代分离株所构成的一个亚支上.     

副猪嗜血杆菌aroA基因鉴定及遗传进化分析

[目的]细菌aroA基因参与芳香族氨基酸的生物合成,被成功应用于细菌分类和基因失活致弱突变菌株的构建.副猪嗜血杆菌(Hps)是感染猪出现多发性浆膜炎和关节炎的一种病原细菌,鉴定该菌aroA全基因序列将有助于鉴定遗传进化关系和突变分析.[方法]利用PCR和细菌基因组步移技术鉴定Hps的aroA基因序列,进而对不同血清型菌株该基因序列进行鉴定,并与其它革兰氏阴性细菌进行比对和遗传进化分析.[结果]自Hps血清5型基因组DNA中获得包含完整aroA基因的3.7 kb基因片段,其中aroA基因全长1314 bp,编码产物长度437 aa,分子量大小47.9 kDa,该基因上游为磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因.自本试验选择的Hps不同血清型菌株中均可扩增出包含完整aroA基因的1476 bp片段,且这些不同血清型菌株间核酸序列同源性在97.7%以上.Hps血清5型aroA基因序列与巴氏杆菌科其它成员核酸序列同源性为70.6%-78.9%,与E.coli和S.typhi-murium的同源性分别为66.4%和67.2%.[结论]本试验首次对Hps的15个血清型国际参考菌株及地方分离株aroA全基因序列进行了鉴定,序列比较结果显示aroA基因在革兰氏阴性细菌中具有较高的同源性.aroA基因鉴定对构建基因失活突变菌株以研究Hps生物学特性奠定了基础.     

ＥＳＴ在克隆新基因中的应用

随着基因定位（连锁图谱、物理图谱、转录图谱）和ＤＮＡ测序及生物信息技术的迅猛发展,ＥＳＴ已成为人类寻找新的未知基因以及克隆不同时空差异表达基因和疾病相关基因的重要标志物。随着ＥＳＴ数据库的进一步完善,网上克隆和定位候选克隆策略将成为克隆新基因的主要方法,并在虚拟的网上空间将模型生物基因组的研究成果成功地应用于人类基因组的研究中。     

大肠杆菌ubiC基因的克隆及序列分析

研究以克隆得到正确序列的大肠杆菌ubiC基因目的,实验通过PCR方法从大肠杆菌基因组中扩增得到了ubiC基因,扩增产物克隆到pUC118载体,转化大肠杆菌JM109,DNA序列分析结果表明克隆得到的大肠杆菌ubiC基因碱基序列正确。     

人类GABARAPL2基因的染色体定位

为了确定人类GABAA受体相关蛋白相似蛋白2基因在染色体上的位置,根据该基因cDNA的3′非翻译区序列设计一对RH定位引物,以人／鼠体细胞腹辐杂种板Genebridge4(GB4)panel和G3panel试剂盒中的杂种细胞株基因组DNA为模板,在一定的条件下进行PCR扩,琼脂糖凝胶电泳结果分别插入Sanger和Stanford网站的RH定位分析系统进行统计学分析。结果PCR法在一些杂种细胞株中扩增出特异的目的片段,并经测序验证了其准确性。凝胶电泳结果在Sanger网站统计分析表明该基因与16号染色体上的AFM340ye5,AFM292xh5,AFM320wf1,AFMa066xd5,AFM249xc5位标紧密连锁;在Stanford网站统计分析表明该基因片与16号染色体上的SHGC－1457,SHGC－53415,SHGC－6782,SHGC－2228,SHGC－14629位标紧密连锁,LOD值均大于3。整合分析该染色体区带的物理图、遗传图及细胞图谱后,最终将基因定位在染色体16q22.3区带的D16s3016和D16s515位标之间。结论放射杂交定位法是一种新颖便捷的基因定位的方法,通过此法成功地进行了人类GABAA受体相关蛋白相似蛋白2基因的定位。     

基因芯片表达在乳腺癌转移过程中的聚类分析

利用基因芯片可以得到不同基因在不同生命过程中的表达,因此在医学诊断与病变分析中受到重视,并开始大量应用．经测定发现,不同基因在病变过程的不同阶段中的表达是不相同的,由此可以得到在病变过程的不同基因的表达特征．在本文中,我们给出了乳腺癌在转移过程中的基因表达特征的聚类分析法分析,并改进了k-means聚类算法,使之具有自动搜索聚类数的功能,并且有助于改善k-means算法的聚类结果陷入局部最小值的状况．通过对平均聚类误差指标的比较,kr—means要优于k-means算法．本文所得到的结果可供乳腺癌诊断与病变分析参考,同时可以应用于小型基因检测芯片的制备,也可以用于构建基因网络调控图．     

人甲状腺受体相互作用蛋白15基因全长cDNA的克隆及其特性

通过生物信息学分析及RT PCR技术 ,从人垂体cDNA文库中克隆到甲状腺素受体相互作用蛋白 15(hTRIP15)的全长cDNA ,长度 1963bp ,编码 4 4 3氨基酸 ,同时克隆该基因不同剪接方式所形成的新的异构体 ,长度 1984bp ,编码 4 50氨基酸 .与基因组序列比较显示该基因具有 12个外显子 ,5号外显子 3′端具有 2个剪切的接点 (-ag) .搜寻UniGene数据库作染色体定位于D15S146 D15S117,该基因在生物进化上具有较高的保守性 ,从单细胞藻类到人类均有该基因同源物表达 ,亚细胞定位为核内 .Northern杂交显示 ,该基因具有 3种不同大小的转录本 ,分别约为 2 0、3 5及 4 0kb ,且在人体各组织中均有一定表达 ,其中骨骼肌、心脏及肾脏组织为高表达 .半定量RT PCR显示在一些内分泌组织均有表达 ,以肾上腺较高 .     

人同源框基因Lhx4 cDNA序列的获得,染色体定位和基因组分析

Lhx4基因是LIM同源框基因家族的一员 ,它在运动神经元的发育过程中发挥着重要的作用 .从人脊髓cDNA文库中筛选到了 1个人源性Lhx4基因的cDNA全长序列 ,它与鼠源性的Lhx4基因的cDNA序列有 92 %同源性 .它的基因被定位在 1号染色体 1q 2 4 .1- 1q 2 4 .3的位置 ,并包含有 6个外显子 .其中同源框结构域由外显子 4和 5表达 ,LIM结构域 1由外显子 2表达 ,LIM结构域2由外显子 3表达 .     

入源中和性抗甲型肝炎病毒抗体Fab段基因的序列分析及可溶性表达

在用噬菌体表面呈现系统获得人源抗甲型肝炎(甲肝)病毒中和性基因工程Fab抗体的基础上,对所获得的4株中和性Fab抗体轻重链可变区基因进行了序列分析、可溶性表达及生物学特性鉴定.4株Fab抗体重链可变区拥有99%同源的核苷酸序列和相同的CDR区氨基酸序列,属于VHⅢ基因家族.而轻链可变区核苷酸序列同源性为95%和相似的CDR区氨基酸序列,属于VL5基因家族.这些重组抗体都能与人甲肝恢复期血清及具有中和活性的鼠抗甲肝单克隆抗体产生竞争抑制反应,表明其针对甲肝病毒结构蛋白上的主要抗原决定簇.     

紫苏硬脂酰-ACP脱氢酶基因家族鉴定及表达分析北大核心CSCD

硬脂酰-ACP脱氢酶(SAD)催化硬脂酸脱氢生成油酸,是形成不饱和脂肪酸的关键酶。该研究从紫苏转录组数据库中筛选鉴定紫苏硬脂酰-ACP脱氢酶(PfSAD)家族基因,并进行生物信息学分析及保守功能域分析,用qRT-PCR技术检测PfSADs各成员在不同组织中的表达特性,以探讨PfSAD家族基因在调控种子脂肪酸组分中的作用,为紫苏脂肪酸组分的遗传改良提供基因元件。结果显示:(1)从该课题组前期自测的紫苏转录组数据库中共检测出6个PfSAD家族基因,其编码蛋白的氨基酸长度介于367~396 aa之间,均具有SAD的保守结构域和二铁中心,预测其基因编码蛋白均定位于叶绿体。(2)多序列比对结果显示,紫苏PfSADs蛋白序列与拟南芥、蓖麻及可可等植物的SAD蛋白序列相似性均在50%以上;系统进化分析显示,6个紫苏SAD蛋白被分为3个亚组,其中第一个亚组包含PfSAD1,第二亚组包含PfSAD2、PfSAD3,第三亚组包含PfSAD4、PfSAD5和PfSAD6。(3)实时荧光定量PCR分析发现,PfSADs各成员在‘晋紫苏1号’不同组织中的表达量差异显著,其中PfSAD1主要在叶中表达,PfSAD2、PfSAD3、PfSAD4和PfSAD5在种子中表达量较高,PfSAD6在花中具有显著表达优势。研究表明,PfSADs具有典型的保守基序及催化SAD的活性中心,其各成员在不同的组织中高表达,推测这6个基因均参与了硬脂酰ACP(C18∶0-ACP)脱氢生成油酰基ACP(Δ9C18∶1-ACP)的过程,在紫苏油脂合成代谢过程中发挥重要作用。     

结合基因表达数据和ChIP-chip数据的酵母转录调控模块的识别

活细胞依赖其众多的转录调控模块来实现复杂的生物功能,识别转录调控模块对深入理解细胞的功能及其转录机制有着重要的意义。本文结合酵母基因表达数据和ChIP-chip数据,提出了一种转录调控模块识别算法。该算法通过采用不同的P值阈值分别得到了核心集和粗糙集,然后对核心集和粗糙集进行判别,最后对基因进行扩展之后得到基因转录调控模块。将该算法运用到两个酵母基因表达数据中,得到了一些具有显著生物学意义的基因转录调控模块。与其它算法相比,该算法不仅可以识别含有较多基因的转录调控模块,而且可以识别一些其它算法不能识别的基因转录调控模块。识别得到的基因转录调控模块有着不同的生物学功能,并且有助于进一步理解酵母的转录调控机制。     

表达序列标签数据库搜索鉴定小鼠UBAP1基因及其数字化表达分析

UBAP1(ubiquitin associated protein 1)基因是最近克隆的一个定位于人类染色体9p21-22鼻咽癌杂合性丢失高频区的泛肽相关蛋白家族新成员.为了深入研究UBAP1基因的功能,利用计算机对表达序列标签(expressed sequence tag, EST)、UniGene等数据库进行综合搜索分析,结合cDNA克隆测序的方法, 成功地获得了UBAP1基因在小鼠中的同源基因.小鼠UBAP1基因cDNA全长为2 676 bp,编码一个由441个氨基酸组成的蛋白质,在其蛋白质C端只有一个泛肽相关功能域（UBA domain）.与人UBAP1基因相比,两者编码的氨基酸序列有89%相同.基于EST的数字化表达分析显示UBAP1基因在小鼠正常组织中广泛高表达.     

西洋梨水孔蛋白基因家族的全基因组鉴定及表达分析

水孔蛋白(AQPs,aquaporins)是高效转运水分子的膜内在蛋白,具有丰富的多样性,在调控植物的水分关系中有重要作用。本研究利用西洋梨(Pyrus communis L.‘Bartlett’)基因组数据库,通过生物信息学手段鉴定西洋梨PcAQPs基因家族成员;并利用MEGA 6.0.5软件,采用邻接法构建系统发育树;利用GSDS 2.0软件进行基因结构分析,MEME程序进行Motif分析,AgBase v2.00程序进行GO分析;采用半定量RT-PCR技术研究PcAQPs基因组织表达情况。结果表明,西洋梨基因组中共有54个PcAQPs家族成员,均含有AQP特征结构域和保守的Motif基序,根据基因结构及系统进化分析可分为PIP、TIP、NIP和SIP等4个亚家族。不同基因间结构差别较大,但聚类关系较近的基因其结构类似。GO分析发现,多数PcAQPs基因具有转运蛋白活性,参与物质转运、应激反应、发育和代谢等生物学过程,但不同亚家族成员构成的细胞组分及参与的生物学过程具有明显差异。半定量结果表明,大多数PcAQPs基因在根、茎、叶和果实中均有表达,而且不同基因家族、不同基因间的组织表达模式存在差异。该研究为今后西洋梨PcAQPs基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

番茄多胺氧化酶(PAO)基因家族鉴定及表达分析

该研究通过生物信息学手段,从番茄基因组中鉴定出11个编码多胺氧化酶(polyamine oxidase,PAO)的家族基因(命名为SlPAO1~11),分为3个亚家族(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ);基因结构分析、蛋白质二级结构预测、亚细胞定位预测结果均显示,SlPAOs基因家族具有明显的亚家族分类特征。序列和进化分析结果显示,亚家族Ⅰ和Ⅱ中的SlPAO1~8属于典型的PAO基因,而亚家族Ⅲ中的SlPAO9~11编码蛋白还含有特异性的SWIRM结构域,SlPAO9~11属于组蛋白赖氨酸特异性脱甲基化酶,而非真正的PAO。选取上述鉴定的8个典型SlPAO基因(SlPAO1-8),采用qRT-PCR技术对SlPAO1-8基因在不同组织中(干燥种子,新鲜的真叶、子叶、茎、根)的相对表达分析显示,SlPAO1-8在不同组织中的表达水平差异显著,推测SlPAOs基因家族的组织表达多样性与功能多样性之间可能具有一定的相关性。